電磁気学(1)”場”とは何か?
NHK「チコちゃんに叱られる!」番組的な質問でなら、「電場」とか「磁場」て普通に言うじゃない?。この「場」てなあに?・・・的なことを今回の”電磁気学”の初めてのテーマとしました。
(本論)
ウィキペディア(Wikipedia)電磁気学
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E7%A3%81%E6%B0%97%E5%AD%A6
の中でも、言葉での説明はあるのですが、
>電場(でんば)または電界(でんかい、英: electric field)とは、電荷に力を及ぼす空間の性質の一つである。空間上のある地点 A {\displaystyle A} に帯電体を置いて、帯電体がその空間から静電気力を受けたとき、地点 A {\displaystyle A} には「電場が生じている」という[1]。なお帯電体が、自分自身が作り出す電場から静電気力を受けることは無い。
これで、「場」を頭の中で具体的にイメージできることはできるのでしょうか?
少なくとも私的には、電磁気学を習い始めた最初の一歩の段階では、全くイメージすることができませんでした。そのときの参考書的な書物にも、「誰も”場”のイメージを図で示すことはできない。」と表現しているのが、今でも印象として強く残っています。
そして、そこには、この理論が生まれたばかりの頃の書物に書き記されたとある「歯車」をメインとしたイラストが紹介されていました。
それだと初めて、この学問に触れる初心者にとっては、余計に難解なイメージでしかありませんでした。
ここでは、理論的に正しい表現とは言えないかもしれませんが、ざっくりとしたイメージを最初に掴んで欲しいので、私なりの”場”のイメージを紹介します。
そのヒントは、"場"の原語である"field"にあります。
fieldとは
https://eow.alc.co.jp/search?q=field
そのうちの
>野原、田畑、野辺
のイメージからの表現された電気・磁気が存在している”空間”を表したものと解釈しているのです。
※ここでは、「媒質」ではありません。同じ波であっても音波は、空気、水、あるいは、固形物質といった媒質が無いと伝搬しませんが、電磁波(電場と磁場が同時に存在する状態)は、真空中(媒質となる物体が無い状況)でも波として伝搬できるからです。
広い大地の農場(より具体的には、麦畑)といった場所のイメージです。そこには、麦が実っている風景となります。そして、この大地を伝って吹く、風(空気)の動きが、電界(電場)であり、磁界(磁場)であって、周りの麦を揺らしていきながら、吹き抜けていく様子は、誰でもイメージできると思います。
ここでは、大地上なので、平面(二次元)表現となりますが、このときの麦の動きが、"場”における電界あるいは、磁界の大きさとその方向を指し示す働きをしていることが分かります。
これを三次元空間に拡張すると一般的な”場”の表現となることをここでは、示しておきたいのです。人間が、物事を理解するには、脳内にて、自分なりのイメージ(想像物)を描けないと理解できません。文字や数字の羅列では、単なる記憶にすぎません。
〇 過去のブログ「電磁気学」記事での説明から引用
(補足の補足)電場の[場]とは?
https://jo3krp2.seesaa.net/article/202003article_9.html
(本論)
ウィキペディア(Wikipedia)電磁気学
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E7%A3%81%E6%B0%97%E5%AD%A6
の中でも、言葉での説明はあるのですが、
>電場(でんば)または電界(でんかい、英: electric field)とは、電荷に力を及ぼす空間の性質の一つである。空間上のある地点 A {\displaystyle A} に帯電体を置いて、帯電体がその空間から静電気力を受けたとき、地点 A {\displaystyle A} には「電場が生じている」という[1]。なお帯電体が、自分自身が作り出す電場から静電気力を受けることは無い。
これで、「場」を頭の中で具体的にイメージできることはできるのでしょうか?
少なくとも私的には、電磁気学を習い始めた最初の一歩の段階では、全くイメージすることができませんでした。そのときの参考書的な書物にも、「誰も”場”のイメージを図で示すことはできない。」と表現しているのが、今でも印象として強く残っています。
そして、そこには、この理論が生まれたばかりの頃の書物に書き記されたとある「歯車」をメインとしたイラストが紹介されていました。
それだと初めて、この学問に触れる初心者にとっては、余計に難解なイメージでしかありませんでした。
ここでは、理論的に正しい表現とは言えないかもしれませんが、ざっくりとしたイメージを最初に掴んで欲しいので、私なりの”場”のイメージを紹介します。
そのヒントは、"場"の原語である"field"にあります。
fieldとは
https://eow.alc.co.jp/search?q=field
そのうちの
>野原、田畑、野辺
のイメージからの表現された電気・磁気が存在している”空間”を表したものと解釈しているのです。
※ここでは、「媒質」ではありません。同じ波であっても音波は、空気、水、あるいは、固形物質といった媒質が無いと伝搬しませんが、電磁波(電場と磁場が同時に存在する状態)は、真空中(媒質となる物体が無い状況)でも波として伝搬できるからです。

広い大地の農場(より具体的には、麦畑)といった場所のイメージです。そこには、麦が実っている風景となります。そして、この大地を伝って吹く、風(空気)の動きが、電界(電場)であり、磁界(磁場)であって、周りの麦を揺らしていきながら、吹き抜けていく様子は、誰でもイメージできると思います。
ここでは、大地上なので、平面(二次元)表現となりますが、このときの麦の動きが、"場”における電界あるいは、磁界の大きさとその方向を指し示す働きをしていることが分かります。
これを三次元空間に拡張すると一般的な”場”の表現となることをここでは、示しておきたいのです。人間が、物事を理解するには、脳内にて、自分なりのイメージ(想像物)を描けないと理解できません。文字や数字の羅列では、単なる記憶にすぎません。
〇 過去のブログ「電磁気学」記事での説明から引用
(補足の補足)電場の[場]とは?
https://jo3krp2.seesaa.net/article/202003article_9.html
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